日建設計 Nikken Sekkei Ltd.
New building industry innovation using ICT in four areas of architecture supported by BIM as a new architectural platform.

日建設計 Nikken Sekkei Ltd.

日建設計(Nikken Sekkei)在 40 個國家擁有超過 2,500 名員工和項目,是世界最大、最成功的建築設計公司之一。我們最近與建築設計部執行官兼副部長山梨智彥(Tomohiko Yamanashi) 進行了座談,討論了該公司最近的兩個主要項目以及 BIM 的發展。
本案例採訪了日建設計的高級執行官兼建築設計部副部長山梨智彥,並介紹了該公司最近的兩個主要項目: 「水上旅館」和「成田國際機場3號客運大樓」。

Nikken Sekkei Ltd. logo

公司名稱:日建設計 Nikken Sekkei Ltd.
成立日期:1950年7月
公司代表:Tadao Kamei 社長
公司資本:4.6 億日圓 / 380 萬歐元
公司總部:東京千代田區(Chiyoda-ku)

採訪
山梨智彥(Tomohiko Yamanashi)

日建設計 (Nikken Sekkei)不僅是日本領先的建築設計公司,也是使用和推行BIM的先驅。日建設計高級執行官兼建築設計部副部長山梨智彥及其團隊 “三維中心”(3D Center)和 “數字設計實驗室”(DDL)在BIM普及化方面發揮了主導作用。這裡除了有關山梨先生和他的團隊如何應付BIM發展的採訪外,我們還有日建設計的兩個BIM項目的報導,近年來已反復成為佳話。

建築的信息通訊技術(ICT)應用所帶來的創新

山梨智彥(Tomohiko Yamanashi) - 高級執行官兼建築設計部副部長

山梨智彥(Tomohiko Yamanashi)
日建設計

高級執行官
建築設計部副部長

日建設計採用BIM已將近5年的時間。

山梨先生表示:五年前,我們試用BIM只是為了提高整體設計質素以及優化我們的工作量,而我們的主要目標只是 “單獨使用BIM”。然而,BIM應用在過去五年里已經變得多樣化;非BIM的ICT也迅速發展,並為各個領域帶來改變。我們亦因此擴大BIM應用的概念。

非BIM的ICT發展是什麼?

山梨先生表示:建築界的四個領域發生了相當大的變化。譬如數字化製造:建築業追隨製造業開始了ICT應用。事實上,我們在 “木材會館”(Timber Hall)和 “Hoki美術館” 項目的整個製造過程都有利用BIM數據,甚至在最後過程的機床操作。這種數字化製造流程將擴展至整個行業。這就是我所提及的第一個領域:”建築的ICT應用”。

那麼,第二個領域是什麼?

山梨先生表示:第二個領域就是 “設計的ICT應用”。最大的轉變是廣泛地使用模擬。建築設計模擬需要大量時間和精力,所以在過去只有大型建築才會使用得到。我們在過去的設計過程只做過幾次模擬。然而,我們的 “NBF大崎大樓(原索尼城大崎)” 項目就重複地做建築信息模型的模擬以便收取反饋。”水上旅館”(On the Water)是一個私人項目,我們在設計時做了各種如空氣流動、輻射熱等模擬。模擬方法甚至有利於住宅建築設計層面,是值得關注的事情。

二維繪圖數據和掃描的PDF數據都不足以作為信息資源。再一次說明了BIM的絕對必要性。

山梨智彥(Tomohiko Yamanashi),日建設計高級執行官

而第三個領域是什麼?

山梨先生表示:第三個領域是 “算法設計”,接近設計,但我稱之為 “ICT應用的產生”。 隨着模擬方法的普及,建築師主導制定概念或算法,而集成模擬結果就被視為成果。這種方法可能是新的設計步驟。第四個ICT是接近其他行業稱之為 “IoT”(物聯網)的概念。建築本身連接到互聯網,將成為一種數字設備,即是 “建築本身的ICT”。例如,安裝在建築物上的感應器通常用作預防災難。這類感應器在未來可通過捕捉人類動作等用於保安,是籌備東京奧運會的必要技術。

川崎東芝大樓,日建設計,圖片> 野田春典 [Gankosha]

這四點如何能擴展BIM應用?

山梨先生表示:事實上,如果將四領域合併共同管理,將帶來更大的好處。因此,一個大平台是必不可少的。每個ICT的基礎是數字信息,因此BIM就適合該平台。下一頁將介紹兩個BIM應用的項目背景,都能說明這個趨勢。

向客戶清晰地表達我們的觀點以及提供具體的示例來展現BIM將帶來的好處。

兩個介紹項目將清楚地展示 “建築的ICT應用” 的趨勢。還有什麼其他例子嗎?

山梨先生表示:當然有。讓我介紹之前提及的項目案列。之前已講過數字製造和模擬的話題,其次就有”ICT應用的產生”的案列– “川崎東芝大樓”。大樓外隨機安裝的百葉格柵就是由計算機程式完成的。我們製定算法,而實際的位置就由程式計算。通過實時反饋百葉格柵的數量信息,我們以較低的成本實現隨機施工。

有沒有例子是 “通過IoT建築本身的ICT”?

山梨先生表示:”NBF大崎大樓” 就是一個具體案例。大樓外部的生物層通過循環和蒸發雨水來抑制附近的熱島現象,並用感應器探測熱量和光線的狀態。為了能夠有效地利用有限的雨水,計算機根據每個區域的狀況控制水量分配。這是IoT的原始案例,但我們可預見它的未來發展趨勢,因為防禦災難等設備已被安裝在許多現代建築上。

你是否專門針對這四個領域的ICT應用?

山梨先生表示:不是,這只是在我們工作時為滿足許多要求而產生的獨創性。但當我們翻看這些項目時,”建築的ICT應用”的四大趨勢是清晰可見的。我們目前的工作項目只適用兩三個ICT領域,但很快就會普及化,每座建築都會用四種ICT。因此,二維繪圖數據和掃描的PDF數據都不足以作為信息資源。再一次說明了BIM的必要性。

— 你目前對BIM部署有什麼看法?

山梨先生表示:在日本,BIM的推行仍然較落後。建築業界認為目前的生產系統足以維繫高質量的建築。數字化建築將令更多行業生存的見解並不普遍。因此,BIM應用仍然很有限。BIM只被設計公司用於改進工作質量,或被一般承包商用於提高工作效率。按照這種速度,要實現爆炸性的增長是相當困難的。

— 你對如何更快地發展BIM有什麼想法?

山梨先生表示:首先,客戶必須認識到BIM所帶來的好處。上述提及”建築的ICT應用”,尤其是 “通過IoT建築本身的ICT” 將是關鍵。就如ICT應用在建築上,可自動控制能源損失並有效降低成本。如果我們能夠清楚地展示這樣的觀點和它的具體方法,我認為BIM將會在日本廣泛傳播。

— 為此需要些什麼?

山梨先生表示:重點是在沒有壓力的情況下,提供快速的數字化信息環境。在沒有壓力的環境下,設計師和承包商都能順利地創建BIM數據,並可立刻享用其帶來的好處。客戶也可獲得BIM數字信息所帶來的優勢,並參與到過程當中。當然,BIM應用是實現這種環境的關鍵。這就我們使用Archicad的原因。

川崎東芝大樓外的百葉格栅:

Archicad軟件不僅具有良好的可用性和高性能,它還有與其他公司軟件相互配合的優勢。

山梨智彥(Tomohiko Yamanashi),日建設計高級執行官

為什麼選擇Archicad?

山梨先生表示:在這些環境下,BIM工具必須易學易用,任何人均可使用。數據協作也是必要的。這不應該由一間公司獨佔;全球範圍內的合作尤為重要,包括與第三方產品的共融。Archicad學習起來很簡單,但它產品本身卻很奧妙。此外,”OPEN BIM”的基本原理就是積極嘗試將Archicad與第三方產品相連接。Archicad軟件不僅具有良好的可用性和高性能,它還有與其他公司軟件相互配合的優勢。在聽取我們要求的同時,我希望Archicad能夠在未來保持穩步發展。

日本東京木材會館(Mokuzai Kaikan)
日本東京木材會館(Mokuzai Kaikan)| 設計:山梨智彥(Tomohiko Yamanashi), 日建設計 | 照片:野田春典(Harunori Noda) [Gankosha]

案例研究 —
水上旅館(On the Water)

完全由BIM創造的
自然 “盛宴”

水上旅館(On the Water),日建設計,圖片:野田春典(Harunori Noda)[Gankosha]

充分體驗由特殊居住地創造出的環境

“水上旅舘”是旅舘設計,位於日本櫪木縣日光中禪寺湖的湖邊。這座兩層的建築物坐落在一個斜坡上,從道路到湖邊下斜約為7米。房間的特色是圍繞湖周圍呈螺旋形狀排列,一直延伸至庭院。 隨着空間的連接,風景和溫度逐漸發生變化,並為賓客帶來驚喜。

恩田聰 (Satoshi Onda)先生說:“這個地方可直接俯瞰水面,不會遮擋視線。我們想強調這個特殊的環境,並創造出一個可以享受大自然的專屬空間;你在城市里永遠找不到這種地方。”為了盡量減少對自然環境的影響,建築師將新建築定位在靠近水面較低的位置,而沒有將現有建築的挖掘面抬高。

建築師想要強調這個偏遠環境的獨特性,决定尊重其本身的特點並將其融入到設計中。因此,他們的基本概念是創造一個空間,在空間里溫度隨着人站立的位置而變化,視野亦隨着人的移動而改變。螺旋形狀建築的創作靈感來自客戶的一些說詞。

項目名稱: 水上旅館
地點: 日本櫪木縣日光中禪寺湖
類型: 住宅
年份: 2016年 用地面積: 1,325平方米 /14,262平方尺
建築面積: 640平方米 /6,888平方尺
使用的軟件:

  • Graphisoft Archicad
  • AutoCAD
  • STREAM

結構: 鋼筋混凝土
外部裝飾:

  • 外露的鋼筋混凝土
  • 玻璃
  • 不銹鋼鍍鋅板

內部裝飾:

  • 鋼筋混凝土
  • 木地板
  • 石膏板
水上旅館(On the Water),日建設計,圖片:野田春典(Harunori Noda)[Gankosha]

我們可以專注而細緻地去做每個設計,真是太神奇了。

青柳創(Hajime Aoyagi),日建設計設計部主管

“客戶告訴我們,盡管這是一座避暑別墅,他們預計會有很多客人,所以需要為建築規劃永久的恆溫的條件。在設計初期,我們想不出好的概念。當我們還在苦苦思索時,客戶的一句話 “寒冷也是一種盛宴” 打動了我們。然後我們發現在偏遠的鄉村感受寒冷的空氣也是種享受,與都市規範的環境恰恰相反。”負責設計的青柳先生說:“受到這些說話的啟發,我們下定決心設計一個只有在自然界才能體會到的特殊環境。”從那時他們想到了一個設計,就是一個螺旋形的連續空間可一直通向水面。因為是螺旋形狀,當客人沿着螺旋形空間走動時,他和水之間的距離不斷產生變化,其他元素,如水聲、湖面的倒影、濕度和溫度也在不斷變化。環境溫度是根據人站立的空間位置而變化,即使加熱,也不會一直出現平均溫度。創造多樣性才是關鍵。

這種觀點甚至被應用到從房子看的景觀。恩田先生說:“這建築有獨特的景觀,可以看到中禪寺湖和男體山。我們希望當客人走近和走過建築時,能夠欣賞到不斷變化的景色。”然而,為了滿足如此複雜的條件,從早期設計階段就必須詳細地研究並做各種模擬。私人住宅項目使用此類過程既費錢又費時,但Archicad將不可能變為可能。

沒有 “意外” 的BIM設計。

水上旅館(On the Water),剖面細節
水上旅館(On the Water),剖面細節 | 日建設計

恩田先生說:“在過去幾年里,我們公司使用BIM的意向日漸增加。針對這個項目,我們想從早期階段就使用Archicad。”由於恩田先生和青柳先生都是第一次使用Archicad,得到公司的BIM專業團隊 “三維中心” 的支持。他們在設計的早期階段便迅速地製作了一個三維研究模型,以供各種研究。恩田先生說:“我根本無法通過二維繪圖瞭解湖景,但將周圍的山脈和地理信息輸入到BIM模型後,Archicad讓我們看到了如同在實際建築中行走的景色。”有了Archicad,他們可以從居民的角度分析建築在場地內的最佳位置,房間的尺寸平衡,以及開口的形狀和尺寸。

“我們可以找到準確的坐立位置,以最佳角度觀賞男體山。我們甚至可以分析出適合做窗口的景象。”青柳先生表示。不只是景觀,他們還在設計早期做了恆溫環境和通風的詳細模擬。“沒有什麼是偶然創造的。就如景觀和通風那樣,我們可以專注而細緻地去做每個設計,真是太神奇了。”

水上旅館(On the Water),氣流分析
水上旅館(On the Water),氣流分析 | 日建設計

由於建築的獨特型態,與客戶和建築公司開會時也會用到Archicad的BIM模型。

“平面圖很難表現建築的形狀,所以在早期會議就使用三維模型很有效。客戶和承包商都立刻理解了空間設計,並且我們解釋設計意圖時也很方便。我認為Archicad節省了我們多次去建築工地實地考察的需要。”兩位建築師現在都認同,BIM應用很快將成為建築業的必需品。

案例研究 —
成田國際機場3號客運大樓

21世紀的機場建築
低成本、高性能和樂趣的相結合

成田機場3號客運大樓,照片:長谷川健太 (Kenta Hasegawa)

低預算的要求

成田國際機場3號客運大樓於2015年4月啟用,是專為低成本航空公司(LCCs)建造為數不多的機場航站樓之一。這種新型機場設計完全追求低成本,但建築的功能性和刺激感並沒有被忽視。設計師田中亙(Wataru Tanaka)說:“這類新型機場設計的成本應該是傳統機場的一半,亦是業主優先考慮的因素。以如此低的成本建造機場史無先例,所以這絕對是一項挑戰。”由於預算受到限制,不可能應用一般機場設計規範,如詳細的天花板和屋頂設計甚至帶有中庭,這些都是現代機場建築的標準。

與田中先生同是設計師的Yasumasa Motoe說:“我們在會議初期只討論先要放棄什麼,所以並不令人興奮。”沒有自動行人道,電梯數量有限,中庭更不在考慮範圍。於是許多問題就浮出水面,如乘客必須增加步行的距離,路線也變得過於複雜。沒有了天花板,管道就會暴露出來。如果沒有中庭,就很難看到路標。Motoe先生說:“我們覺得在做低劣的事情,所以必須改變對機場設計規範的看法。”

“我們決定創造與20世紀風格相比截然不同的機場。”他們開始思考如何用其他東西來取代必要的功能。“舉個例子,如果乘客必須走很長的路,那麼我們應該尋找能讓他們走得較舒服的材料,比如地板的橡膠面。”結果,他們有了很多新想法。Archicad用作處理這些想法時發揮了關鍵作用。

地點: 日本千葉縣成田市
類型: 運輸
年份: 2015年
場地面積: 13,702,590平方米 /1.47億平方尺
建築面積(新建築部份):
23,680平方米 /25,4878平方尺
總建築面積(新建築部份):
62,280平方米 / 670,387平方尺
使用的軟件:

  • Graphisoft Archicad
  • AutoCAD

主要結構:

  • 鋼架鋼筋混凝土
  • 鋼結構
  • 鋼筋混凝土

地基:

  • 預製混凝土樁基(主樓和橋樑)
  • 擴展式地基

一般的情況下,先從結構開始,再到建築表面,但這種集成設計方式幫助我們解決了問題。如果沒有BIM,這將很難實現。

田中亙(Wataru Tanaka),日建設計設計部
使用橡膠地板作指引路線,成田機場3號客運大樓,照片:長谷川健太(Kenta Hasegawa)
使用橡膠地板作指引路線,成田機場3號客運大樓 | 日建設計 | 照片:長谷川健太(Kenta Hasegawa)

使用BIM的結構設計和MEP

感應設備橫樑(Induction Equipment Beams )用於顯示標誌,成田機場3號客運大樓,照片:長谷川健太(Kenta Hasegawa)
感應設備橫樑(Induction Equipment Beams )用於顯示標誌 | 日建設計
照片:長谷川健太(Kenta Hasegawa)

“自早期階段,我們就將設計、結構和MEP以一個整體來規劃。一般的情況下,先從結構開始,再到建築表面,但這種集成設計方式幫助我們解決了問題。如果沒有BIM,這將很難實現。”

田中先生說:“這種方法對於解決 “沒有天花板” 的問題特別有用。我們將管道隱藏在橫樑內,並在其上面放置標誌。有了Archicad模型,我們能夠同時分析MEP和結構以檢測實施的可能性。”

建築師表示他們還有很多想法,但即使再好的想法,如果不符合低成本的要求,或者這些想法並沒有為乘客帶來幫助,就不會考慮。在討論想法時需要特別的視覺化來表達,BIM尤為重要。

Motoe先生說:“由於它是一個公共建築,因此檢查它的安全性也很重要。使用BIM能夠詳細地檢查所有可見位置,客戶就可立刻理解整個空間,我們和MEP工程師開會時也用得上。當我們走過已完成的建築時,它正正是我們在三維模型中看到的樣子。實在是太神奇了。然而,我還是很懷念過去將二維圖紙變成三維物體的神奇魔力。”

有關日建設計

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現代主義建築萌生的20世紀之初,29名頗具遠見的建築師、設計師和工程師創建了公司一起建造大阪的新圖書館。該建築結構備受好評以致公司得以延續。直至今日,日建設計已擁有超過2500名員工,業務遍及40個國家,是世界上最大、最成功的建築設計公司之一。
我們的創新將成為傳奇。我們於30年代已經建立了設計審查系統的雛型,後來演變成我們的 “創新設計流程”,旨在促進集體性的創作思維。1964年,我們是日本建築界第一間使用計算機來做設計的公司。
我們的建築項目影響了都市天際線的發展,尤其是太平洋沿岸地區,自21世紀初以來,大眾深深感受到我們創造建築的存在價值。我們多年來不斷擴展業務範疇,涵蓋各類建築結構,從商業、工業和文化設施的建築設計到城市發展的政策規劃和未來綠色城市的構思。這種多樣性已經成為我們的核心優勢,讓我們有信心面對建築上的任何挑戰,同時培養了我們的靈活性,能夠與不斷變化的社會保持同步發展。

有關Graphisoft

Graphisoft® 於1984年引發了 BIM 革命, Archicad®是在業界推出的首款BIM軟件,專為建築師而設。Graphisoft繼續以創新的解決方案引領行業發展: BIMcloud®以突破性技術提供世上首個BIM實時協作環境; 而 BIMx®是世界領先的移動端應用程式,就算是非專業人士也可輕鬆使用BIM。Graphisoft 隸屬於 Nemetschek集團。

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